(57)【要約】【課題】紙容器を成形する包材内部のアルミ箔層に通電して静電容量を測定するようにしたことによってシール部のシール状態を精度良く検査することのできるシール検査方法を提供する。  【解決手段】本発明のシール検査方法は、誘電体材料と導電性材料とを積層して形成された包材を成形して作られた紙容器のシール部Ｓを検査するシール検査方法であって、シール部Ｓによって仕切られた２つの領域に分けられるように紙容器を切り開く切開工程（Ｓ１０１）と、２つの領域の導電性材料に通電してシール部Ｓの静電容量を検出する静電容量検出工程（Ｓ１０２）と、検出された静電容量に基づいてシール部Ｓのシール状態を判定するシール状態判定工程（Ｓ１０３）とを含むことを特徴とする。【選択図】      図１
2005326276.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体材料と導電性材料とを積層して形成された包材により成形された紙容器のシール部を検査するシール検査方法であって、
前記シール部によって仕切られた２つの領域に分けられるように前記紙容器を切り開く切開工程と、
前記２つの領域の導電性材料に通電して前記シール部の静電容量を検出する静電容量検出工程と、
前記静電容量に基づいて前記シール部のシール状態を判定するシール状態判定工程と
を含むことを特徴とするシール検査方法。
【請求項２】
前記静電容量検出工程は、前記２つの領域をそれぞれ電気的に絶縁する導電性液体に浸し、この導電性液体を介して前記導電性材料に通電して前記シール部の静電容量を検出することを特徴とする請求項１に記載のシール検査方法。
【請求項３】
前記静電容量検出工程は、前記２つの領域のそれぞれに針状の電極を刺すことによって前記導電性材料に通電して前記シール部の静電容量を検出することを特徴とする請求項１に記載のシール検査方法。
【請求項４】
前記切開工程は、前記紙容器の上下を切り離すように切断し、切断された前記紙容器の左右両端を切断して切り離すことを特徴とする請求項１、２または３のいずれかに記載のシール検査方法。
【請求項５】
誘電体材料と導電性材料とを積層して形成された包材により成形された紙容器のシール部を検査するシール検査装置であって、
前記紙容器は前記シール部によって仕切られた２つの領域に分けられるように切り開かれており、前記紙容器の２つの領域が別々に浸される電気的に絶縁する２つの電解液槽と、
前記２つの電解液槽に満たされた導電性液体を介して前記２つの領域のそれぞれの導電性材料に通電する電極と、
前記電極の通電によって前記シール部の静電容量を検出する静電容量検出手段と、
前記静電容量検出手段により検出された前記静電容量に基づいて前記シール部のシール状態を判定するシール状態判定手段と
を備えることを特徴とするシール検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、牛乳や清涼飲料等に利用されている紙容器のシール状態を検査するシール検査方法及びシール検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、牛乳や清涼飲料等の液体食品が充填された紙容器を製造する場合、ウェブ状の包材やカートンブランク状の包材等が使用され、各包材の所定箇所をヒートシール、超音波シール等の手法によってシールし、これにより紙容器が形成されるようになっている。例えば、ウェブ状の包材を使用する場合、まず包材をチューブ状にし、縦方向にシールした後、チューブ状の包材の中に液体食品を充填しながら所定の間隔で、今度は横方向にシールして切断し、原型容器を形成し、この原型容器を更に形成してれんが状紙容器を完成させるようにしている。
【０００３】
ところが、包材をシールするために、包材を両側から所定の挟持圧で挟むとともに、熱を加えて包材表面の樹脂を溶融し、包材間を融着するようにしているが、例えば、挟持圧が高すぎると、溶融した樹脂が挟持圧によってシール部分から逃げ、シール部分に残留する樹脂の量が不足し、シール不良が発生することがある。そして、シール不良が発生するのに伴い、紙容器内の液体食品が漏れたり、紙容器内に空気が入り込んだりして液体食品の品質が低下してしまうことが起こる可能性があった。
【０００４】
そこで、従来から紙容器のシール状態を検査するシール状態検査装置が使用されてきた。このシール状態検査装置の概念図を図６（ａ）に示す。同図に示すように、従来のシール状態検査装置１００は、検査対象となる紙容器のシール部Ｓを挟むように対向して配置された２つの電極１０１、１０２と、この２つの電極１０１、１０２に電圧を印加して静電容量を検出し、シール部のシール状態を検査する検査装置１０３とから構成されている。
【０００５】
ここで、検査対象となるシール部Ｓは２枚の包材１０５が加熱されたり、超音波によって振動させられたりして融着されたもので、包材１０５は、それぞれ外面ポリエチレン層１０６と、紙基材１０７と、接着用ポリエチレン層１０８と、アルミ箔層１０９と、内面ポリエチレン層１１０とから形成されている。
【０００６】
そして、シール部Ｓは図６（ｂ）に示すような等価回路を形成しており、電極１０１、１０２に電圧を印加して静電容量を計測して所定の計測結果が得られた場合にはシール状態が良好であると判定し、所定の計測結果が得られなかった場合にはシール状態が不良である判定していた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した従来のシール状態検査装置では、２つの包材１０５の両方を重ねて融着させたシール部Ｓ全体の静電容量を測定していたので、シール状態の良否に関係のない外面ポリエチレン層１０６や紙基材１０７、接着用ポリエチレン層１０８などの層による静電容量がノイズとして測定されてしまうという問題点があった。
【０００８】
この発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、包材内部のアルミ箔層に通電して静電容量を測定するようにすることによって、アルミ箔層より外側の材質による影響を受けることなく測定することができ、これによってシール部のシール状態を精度良く検査することのできるシール検査方法及びシール検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、誘電体材料と導電性材料とを積層して形成された包材により成形された紙容器のシール部を検査するシール検査方法であって、前記シール部によって仕切られた２つの領域に分けられるように前記紙容器を切り開く切開工程と、前記２つの領域の導電性材料に通電して前記シール部の静電容量を検出する静電容量検出工程と、前記静電容量に基づいて前記シール部のシール状態を判定するシール状態判定工程とを含むことを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のシール検査方法の静電容量検出工程において、前記２つの領域をそれぞれ電気的に絶縁する導電性液体に浸し、この導電性液体を介して前記導電性材料に通電して前記シール部の静電容量を検出することを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のシール検査方法の静電容量検出工程において、前記２つの領域のそれぞれに針状の電極を刺すことによって前記導電性材料に通電して前記シール部の静電容量を検出することを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１、２または３のいずれかに記載のシール検査方法の切開工程において、前記紙容器の上下を切り離すように切断し、切断された前記紙容器の左右両端を切断して切り離すことを特徴とする。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、誘電体材料と導電性材料とを積層して形成された包材により成形された紙容器のシール部を検査するシール検査装置であって、前記紙容器は前記シール部によって仕切られた２つの領域に分けられるように切り開かれており、前記紙容器の２つの領域が別々に浸される電気的に絶縁する２つの電解液槽と、前記２つの電解液槽に満たされた導電性液体を介して前記２つの領域のそれぞれの導電性材料に通電する電極と、前記電極の通電によって前記シール部の静電容量を検出する静電容量検出手段と、前記静電容量検出手段により検出された前記静電容量に基づいて前記シール部のシール状態を判定するシール状態判定手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明によれば、包材内部の導電性材料に通電して静電容量を測定するようにしたので、導電性材料よりも外側の材質による影響を受けることなく静電容量を測定することができ、これによってシール部のシール状態を精度良く検査することができる。
【００１５】
請求項２の発明によれば、切り開いた紙容器を導電性液体に浸して通電することにより、容易に包材内部の導電性材料に通電することができ、これによって簡単にシール部の静電容量を検出することができる。
【００１６】
請求項３の発明によれば、針状の電極を直接刺して通電することにより、電解液などその他のものを用意することなく、簡単にシール部の静電容量を検出することができる。
【００１７】
請求項４の発明によれば、検査対象の紙容器を切り開いて検査可能な状態にすることができ、これによって本発明のシール検査方法によるシール検査を受けることが可能な状態にすることができる。
【００１８】
請求項５の発明によれば、包材内部の導電性材料に通電して静電容量を測定するようにしたので、導電性材料よりも外側の材質による影響を受けることなく静電容量を測定することができ、これによってシール部のシール状態を精度良く検査することができる。
【００１９】
さらに、切り開いた紙容器を導電性液体に浸して通電することにより、容易に包材内部の導電性材料に通電することができ、これによって簡単にシール部の静電容量を検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
この発明における導電性液体には、電解液の他、液体性電解質、導電性流動ポリマーなどがある。その電解液には、塩化ナトリウムの他、塩化カリウム、硫酸ナトリウムなどの無機塩、石灰酸などの有機塩などの溶液がある。溶媒には、水、アルコール、ケトン、アミンなどの溶媒がある。以下の形態において、塩化ナトリウムの電解液について説明する。
【００２１】
この発明における導電性材料は、容器を形成する積層包材の一層であって、例えば、スチール箔、アルミ箔、アルミ蒸着層などの金属層などを含む。以下の形態において、アルミ箔について説明する。
【００２２】
以下、本発明の第１の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係るシール検査方法を示すフローチャートである。
【００２３】
同図に示すように、本実施形態のシール検査方法では、まず検査対象となる紙容器を検査ができるように切り開く切開工程を行う（Ｓ１０１）。
【００２４】
ここで、この切開工程を図２に基づいて説明する。同図に示すように、切開工程ではまず、レンガ状に成形されている紙容器（Ｓ２０１）のフラップを剥がし（Ｓ２０２）、紙容器のトップ部とボトム部の中間付近で横切断して内容物を排出する（Ｓ２０３）。ただし、図２では紙容器の上下中間付近で切断するように示しているが、紙容器のトップ部とボトム部とに形成されたシール部Ｓを切り離すことができるような位置であれば、紙容器の上下中間付近でなくてもよい。
【００２５】
次に、紙容器の左右両端部を約１ｍｍ縦切断する（Ｓ２０４）。そして、トップ部とボトム部とに分離し（Ｓ２０５）、ＬＳシール部とクリースラインで直角に折り曲げて（Ｓ２０６）切開工程を終了する。ここで、図２のステップＳ２０６に示すように、切開工程終了後の紙容器は、シール部Ｓによって仕切られた２つの領域Ｘと領域Ｙに分けられている。この領域Ｘと領域Ｙは、後述するように電解液に浸したり、針状の電極を刺したりして通電するために利用される領域である。また、領域Ｘと領域Ｙをシール部Ｓが仕切っていないと、通電したときに電流が流れてしまい、シール部Ｓの静電容量を測定することができなくなってしまう。
【００２６】
このように、切開工程によって検査対象の紙容器を切り開いて検査可能な状態にしているので、本実施形態のシール検査方法によるシール検査を受けることが可能になる。
【００２７】
次に、切り開かれた紙容器を使ってシール部Ｓの静電容量を検出する静電容量検出工程を行う（Ｓ１０２）。
【００２８】
ここで、紙容器を形成している包材について図３に基づいて説明する。包材３１は内側から外側に向けて、例えばポリエチレン等の樹脂によって内側層として形成された第１の樹脂層３２、バリヤ層として形成されたアルミ箔層３３、紙基材３４、ポリエチレン等の樹脂によって外側層として形成された第２の樹脂層３５から成る積層体構造を有している。そして、シール部Ｓでは２枚の包材３１の第１の樹脂層３２同士が重ね合わされ、加熱や超音波による振動によって第１の樹脂層３２を構成する樹脂、例えばポリエチレンが融着部３６で融着されている。
【００２９】
このシール部Ｓにおいて、導電性材料で形成されたアルミ箔層３３に通電することによって、その間に配置された第１の樹脂層３２が誘電体材料によって形成されているので、シール部Ｓはコンデンサとして機能する。
【００３０】
したがって、静電容量検出工程（Ｓ１０２）では切り開かれた紙容器の２つの領域Ｘ、Ｙのアルミ箔層３３に通電してシール部Ｓの静電容量を検出する。
【００３１】
この静電容量の検出方法としては、図４に示すように２つの領域Ｘ、Ｙをそれぞれ別の電解液に浸し、ＬＣＲメータ４１などを使って電解液を介してアルミ箔層３３に通電することによって、シール部Ｓの静電容量を検出することができる。
【００３２】
このように、切り開いた紙容器を電解液に浸して通電することにより、容易に包材内部のアルミ箔層３３に通電することができ、シール部Ｓの静電容量を検出することができる。
【００３３】
また、針状の電極を２つの領域Ｘ、Ｙに直接刺してアルミ箔層３３に通電してシール部Ｓの静電容量を検出することもできる。
【００３４】
このように針状の電極を直接刺して通電することにより、電解液などその他のものを用意することなく、簡単にシール部Ｓの静電容量を検出することができる。
【００３５】
こうしてシール部Ｓの静電容量が検出されると、次に検出した静電容量に基づいてシール部Ｓのシール状態を判定するシール状態判定工程が行われる（Ｓ１０３）。
【００３６】
静電容量検出工程（Ｓ１０２）で検出された静電容量Ｃは、シール部Ｓにおけるアルミ箔層３３の面積をｓ、アルミ箔層３３の間に挟まれている物質の誘電率をε、２つのアルミ箔層３３の間の距離をｄとすると、
Ｃ＝ε・ｓ／ｄ      ・・・（１）
で表される。
【００３７】
ここで、静電容量Ｃは、第１の樹脂層３２の材料、厚さ等が異なると、誘電率εが変化して静電容量Ｃが変化する。また、シール部Ｓをシールするときのシール条件、例えば樹脂の溶融温度やシールするときの挟持圧等が異なると、アルミ箔層３３間の距離ｄが変化し、静電容量Ｃが変化する。例えば、溶融温度が高いほど、又は挟持圧が高いほどシール部Ｓにおいて溶融させられた樹脂がシール部Ｓの両側に逃げる量が多くなり、融着部３６の厚さがその分だけ小さくなる。したがって、アルミ箔層３３間の距離ｄが短くなり、静電容量Ｃがその分だけ大きくなる。
【００３８】
そして、シール部Ｓをシールする方法が異なると、融着部３６の融着度合いが変化し、静電容量Ｃが変化する。この場合、シール部Ｓのシール方法には、ブロックシール方法及び密封シール方法の二つがあり、例えば、ブロックシール方法によってシールを行うと、各第１の樹脂層３２の樹脂同士は融合しない。したがって、融着部３６はほとんど形成されず、各第１の樹脂層３２は、互いに付着させられているだけであるので、シール部Ｓの樹脂の量は少なくならず、アルミ箔層３３の間の距離ｄは変化せず、静電容量Ｃも変化しない。これに対して、密封シール方法によってシールを行うと、各第１の樹脂層３２の樹脂同士が融合させられ、包材３１同士が融着される。この場合、シール部Ｓの樹脂の量は少なくなり、アルミ箔層３３間の距離ｄが短くなり、静電容量Ｃがその分だけ大きくなる。
【００３９】
このように、第１の樹脂層３２の属性、シール条件、シール方法などによって静電容量Ｃが変化するので、シール部Ｓの静電容量Ｃを検出することによってシール状態の良否を判定することができる。
【００４０】
そこで、シール状態判定工程（Ｓ１０３）では、上述したような要素を考慮して基準となる静電容量Ｃｒを設定し、この基準の静電容量Ｃｒと検出した静電容量Ｃとの差の絶対値を所定のしきい値ΔＣと比較して
｜Ｃ−Ｃｒ｜＜ΔＣ        ・・・（２）
となり、しきい値ΔＣより小さくなったときにはシール部Ｓのシール状態は良好であると判定する。逆に、しきい値ΔＣ以上となった場合にはシール部Ｓのシール状態は不良であると判定して本実施形態のシール検査方法による検査は終了する。
【００４１】
上述したように、本実施形態に係るシール検査方法では、包材３１内部のアルミ箔層３３に通電して静電容量を測定するようにしたので、アルミ箔層３３よりも外側の材質による影響を受けることなく静電容量を測定することができ、これによってシール部Ｓのシール状態を精度良く検査することが可能になる。
【００４２】
以上、本発明のシール検査方法について、図示した実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各工程は同様の機能を有する任意の工程に置き換えることができる。
【００４３】
次に、本発明の第２の実施形態を図面に基づいて説明する。図５は本発明の第２の実施形態に係るシール検査装置の構成を示すブロック図である。同図に示すように、本実施形態のシール検査装置５１は、予め切り開かれた紙容器を浸すための２つの電解液容器５２、５３と、この電解液容器５２、５３に満たされた電解液を介して紙容器の導電性材料に通電する電極５４、５５と、この電極５４、５５の通電によってシール部Ｓの静電容量を検出する静電容量検出部（静電容量検出手段）５６と、この静電容量検出部によって検出された静電容量に基づいてシール部Ｓのシール状態を判定するシール状態判定部（シール状態判定手段）５７とから構成されている。
【００４４】
ここで、このシール検査装置５１によって検査される紙容器は予め切り開かれており、この切り開かれた紙容器はシール部Ｓによって仕切られた２つの領域Ｘ、Ｙに分けられるように切り開かれている。
【００４５】
ただし、この紙容器の切り開き方については、上述した第１の実施形態のシール検査方法における切開工程（Ｓ１０１）と同様の方法によって切り開かれるので、詳しい説明は省略する。
【００４６】
そして、切り開かれた紙容器の２つの領域Ｘ、Ｙを別々に２つの電解液容器５２、５３に浸し、電極５４、５５から電圧を印加すると、電解液を介してアルミ箔層３３に通電され、シール部Ｓはアルミ箔層３３の間に第１の樹脂層３２が挟まれたコンデンサとして機能する。
【００４７】
静電容量検出部５６は、このシール部Ｓの静電容量Ｃを検出し、シール状態判定部５７は検出された静電容量Ｃに基づいてシール部Ｓのシール状態の良否を判定する。
【００４８】
ただし、シール状態の判定方法については、上述した第１の実施形態のシール検査方法におけるシール状態判定工程（Ｓ１０３）と同様の方法によって判定されるので、詳しい説明は省略する。
【００４９】
上述したように、本実施形態に係るシール検査装置５１では、包材３１内部のアルミ箔層３３に通電して静電容量を測定するようにしたので、アルミ箔層３３よりも外側の材質による影響を受けることなく静電容量Ｃを測定することができ、これによってシール部Ｓのシール状態を精度良く検査することが可能になる。
【００５０】
また、本実施形態に係るシール検査装置５１では、切り開いた紙容器を電解液に浸して通電することにより、容易に包材３１内部のアルミ箔層３３に通電することができ、これによって簡単にシール部Ｓの静電容量Ｃを検出することが可能になる。
【００５１】
以上、本発明のシール検査装置について、図示した実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
紙容器のシール部を検査するシール検査方法であって、紙容器を成形する包材内部のアルミ箔層に通電して静電容量を測定するようにしてシール部のシール状態を精度良く検査するための技術として極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るシール検査方法を説明するためのフローチャートである。
【図２】本発明のシール検査方法における切開工程を説明するための図である。
【図３】本発明のシール検査方法の切開工程により切り開かれた紙容器を示す断面図である。
【図４】本発明のシール検査方法における静電容量検出工程を説明するための図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るシール検査装置を示すブロック図である。
【図６】従来のシール状態検査装置の構成を示す概念図である。
【符号の説明】
【００５４】
３１  包材
３２  第１の樹脂層
３３  アルミ箔層
３４  紙基材
３５  第２の樹脂層
３６  融着部
４１  ＬＣＲメータ
５１  シール検査装置
５２、５３  電解液槽
５４、５５  電極
５６  静電容量検出部（静電容量検出手段）
５７  シール状態判定部（シール状態判定手段）
１００  シール状態検査装置
１０１、１０２  電極
１０３  検査装置
１０５  包材
１０６  外面ポリエチレン層
１０７  紙基材
１０８  接着用ポリエチレン層
１０９  アルミ箔層
１１０  内面ポリエチレン層
【図１】
2005326276.tif 000003
【図２】
2005326276.tif 000004
【図３】
2005326276.tif 000005
【図４】
2005326276.tif 000006
【図５】
2005326276.tif 000007
【図６】
2005326276.tif 000008